单晶硅的制备 (2)讲稿.ppt

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1、关于单晶硅的制备(2)第一页，讲稿共四十一页哦9.1 单晶硅基础知识（1）晶体的熔化与凝固晶体在缓慢加热和冷却过程中，有个温度平台，有固定的结晶（熔化温度），但非晶体没有。硅的熔点：14164熔化热（结晶潜热）：12.1Kcal/mol (Cp.m=20 kJ mol-1k-1)升温曲线的物理化学过程变化（熔化）：升温曲线的物理化学过程变化（熔化）：升温-晶体保持原有结构（对称和空间群不变，但分子由于吸热，热运动加快-到达熔点后，尽管晶体吸热，但温度保持平台，吸收的热量使晶体结构发生变化，熔化（熔化热），晶体结构发生相变，但体系温度不变。克拉佩龙方程（dp/dT=Hm/TVm)），待全部熔化后

2、，熔体吸热，分子热运动加快，熔体温度升高）步冷曲线（结晶）：步冷曲线（结晶）：（同学分析）（降温速率是如何影响固体材料的结构？）（温控？）第二页，讲稿共四十一页哦（2）结晶的宏观特征和动力过冷度过冷度（T）：结晶需要晶核，一定的过冷度，才能形成晶核。在温度等于熔点（Tm）时，溶解与凝固达到平衡，很难结晶。当温度高于熔点时：当温度高于熔点时：液态自由能GL，大于固态自由能GS，（液态向固液态向固态转化时态转化时,自由能增大，反应不能进行，不能结晶自由能增大，反应不能进行，不能结晶）G=GL-GS0，当温度低于熔点时：当温度低于熔点时：G=Gs-GL0，液态向固态转化，自由能降低，结晶自由能降低，

3、结晶能自发进行。能自发进行。第三页，讲稿共四十一页哦（3）晶核的形成自发结晶：自发结晶：熔体在一定的过冷度下，自发形成自发形成晶坯，不断长大成晶核。继续长大成晶体。晶坯的临界半径：晶坯的临界半径：与过冷度直接相关。过冷度大，临界半径小，容易形成晶核；过冷度小，临界半径大，难于产生晶核。非自发结晶：非自发结晶：从体系外引入晶种，或籽晶，起晶核作用，籽晶（晶种）不断长大。晶体结晶的过程：晶体结晶的过程：是液相中的原子向固相（晶核，晶种或籽晶）表面扩散，沉积，堆积方式按固相的空间点阵规律堆积排列，使固相晶体不断长大（晶体长大）第四页，讲稿共四十一页哦二维晶核的形成和晶体的生长氮原子，很难再光洁的晶面

4、上乘积生长。二维晶核必须氮原子，很难再光洁的晶面上乘积生长。二维晶核必须超过临界半径，才能稳定存在；临界半径与过冷度成反超过临界半径，才能稳定存在；临界半径与过冷度成反比比二维晶核形成后，就形成台阶，原子沿台阶铺展，二维晶核形成后，就形成台阶，原子沿台阶铺展，又形成理想平面，晶体又必须依靠二维晶核继续又形成理想平面，晶体又必须依靠二维晶核继续生长。生长。”二维表面成核，侧向层状生长二维表面成核，侧向层状生长“理论模型理论模型第五页，讲稿共四十一页哦单晶和多晶：单晶和多晶：单晶：晶体的各个部分的取向一致，空间点阵排列规律相同，由一个晶核生长而成的晶体，就是单晶。单晶可以小到一个晶胞，一个晶核，大

5、到几百公斤，组成和结构都相同，有规则的外表面和棱线。多晶：多晶：多个晶体（晶粒）组成，具有多种晶向，结合没有规律，晶体与晶体接触，形成晶界。多个晶核结晶长大形成的多晶材料。第六页，讲稿共四十一页哦9.2 区熔法制单晶硅区熔法（Zone melting method),又称为Fz法（Float-Zone method)，早在1953年由Keck和Golay率先采用此法生长单晶硅。特点：氧含量低（不使用坩埚，直接在硅棒上区域熔炼），低金属污染，纯度高，主要用于生产高反压，大功率的电子元件，如可控硅，整流器等，可以生长高电阻率的硅单晶。区熔高阻单晶硅，可以制作晶闸管（1500A、4000V）和红外探

6、测器。区熔单晶硅生长系统：炉体（包括炉膛，上轴，下轴，导轨，机械传动装置和基座），高频发生器和高频槽路线圈（高频加热线圈），系统控制柜，真空系统，气体供给系统和水冷却系统等。国际上最著名的区熔单晶炉公司：丹麦Haldortopsoe公司。第七页，讲稿共四十一页哦第八页，讲稿共四十一页哦第九页，讲稿共四十一页哦注意：注意：籽晶（单晶硅棒）和原料棒，旋转方向相反，能改善熔区热对流状况，是熔区籽晶（单晶硅棒）和原料棒，旋转方向相反，能改善熔区热对流状况，是熔区的温度场均匀；的温度场均匀；硅熔体的表面张力为硅熔体的表面张力为720dyn/cm(?)(H20：72mN/m.1atm),硅熔体表面张力硅熔

7、体表面张力较大，可以是熔体保持一定的厚度和直径，但如果单晶硅棒直径过大，会是籽晶难于承受。较大，可以是熔体保持一定的厚度和直径，但如果单晶硅棒直径过大，会是籽晶难于承受。控制旋转速控制旋转速度，是固液界面接触稳定，一般还要控制单晶硅的结晶轴（旋转中心轴）与原料棒的旋转轴中心，保持一度，是固液界面接触稳定，一般还要控制单晶硅的结晶轴（旋转中心轴）与原料棒的旋转轴中心，保持一定的偏心，可以提高单晶硅的质量和径向电阻率的均匀性。定的偏心，可以提高单晶硅的质量和径向电阻率的均匀性。第十页，讲稿共四十一页哦工艺过程原料准备：多晶硅棒表面滚磨，头部磨锥，腐蚀和清洗，去除表面污染；籽晶的选择与处理：确定籽晶

8、晶向，或111，清洗，去污等。装炉：硅棒安装在射频线圈上部，籽晶安装在射频线圈下部。关炉门：N2吹扫空气1-2次(排空气，节约排空气，节约Ar气体，有效排除空气）气体，有效排除空气），每次10分钟左右，抽真空，向炉内充入惰性气体（Ar,或或H2和和N2的混合气的混合气体，体，H2可以出去硅棒表面的氧化层，降低单晶硅材料的氧含量）可以出去硅棒表面的氧化层，降低单晶硅材料的氧含量），使炉膛内气压略高于大气压，流动气氛。（否则高温密闭，压力很大，易引起爆炸）射频线圈接上高频电压加热，使硅棒底部开始熔化，下降硅棒，与籽晶熔接。熔接后硅棒和射频线圈快速上升，缩颈，消除位错。晶颈拉完后，慢慢的让单晶的直径

9、增大到目标大小（放肩），转肩，等径生长，直至生长结束。为改善单晶质量和提高径向电阻率的均匀性，一般是结晶生长轴与多晶硅棒的中心轴线不同心的“偏心”。第十一页，讲稿共四十一页哦区熔单晶硅的掺杂方法装填法：在多晶硅棒接近圆锥的部位，钻一小孔，放入分凝系数小的杂质（Ga：0.008；In：0.0004)，依靠分凝效应，是杂质在单晶硅轴向均匀分布。（分凝系数：固相与液相中的溶解度的比值）气相掺杂：以Ar气体为载气和稀释气体，直接将PH3（N型）或B2H6（P型）吹入硅熔融区域内，达到掺杂目的。气相掺杂的区熔单晶硅电阻率比较均匀，能满足一般功率器件和整流器的要求，成本比中子嬗变掺杂单晶硅成本低很多，是制

10、备N型区熔单晶硅的一种较好的掺杂方法。工业上常用。第十二页，讲稿共四十一页哦中子嬗变法掺杂Neutron Transmutation DopingNeutron Transmutation Doping(NTDNTD)：(适宜低浓度掺杂）这是采用中子辐照的办法来对材料进行掺杂的一种技术，其最大优点就是掺入的杂质浓度分布非常均匀。对于半导体硅，通过热中子中子的辐照，可使部分的Si同位素原子转变为磷（P）原子。1414SiSi3030+中子中子 1414SiSi3131+射线射线 1515P P3131+射线射线从而在Si中出现了施主磷而使Si成为了N N型型。注意：热中子能被14Si30吸收，但

11、快中子不能被14Si30吸收，但会是Si原子偏离晶格平衡位置，而且15P31大部分处于间隙位置，应在800-850热处理单晶硅棒，消除辐射造成的晶格损伤。（14Si31的半衰期为2.62小时)对于Ge，通过热中子中子的辐照，可使含量超过95%的同位素32Ge70原子转变为受主31Ga71，从而可使Ge成为P P型型半导体。由于同位素原子在晶体中的分布是非常均匀的，而且中子在硅中的穿透深度又很大100cm，所以这种n型Si和p型Ge的掺杂非常均匀。这对于大功率半导体器件和辐射探测器件的制作是很有用的。适宜N型掺杂：电阻率大于30cm，掺杂浓度为1.51014/cm3，电阻率太低，掺杂浓度高的掺杂

12、，中子辐照时间太长，成本很高。第十三页，讲稿共四十一页哦9.3 直拉法制备单晶硅提拉法又称丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年发明的从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。又称：Cz法，晶体提拉法。98%的电子元器件是用单晶硅材料制作，其中85%是用直拉单晶硅材料。基本原理：将高纯硅原料放在坩埚中加热熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体。第十四页，讲稿共四十一页哦Cz单晶硅基本设备：国际上：美国的KAYEX公司，和德国的CGS公司，是当前供应单晶硅生长的主要著名的设备公司。能生产

13、各种直径的单晶硅，尤其是大于200mm硅单晶生产系统。中国：也有很多企业能生产单晶炉，江苏金坛的华盛天龙（上市公司：天龙光电，300029），很多大的冶金设计院，研究院都能设计和生产单晶炉。西安理工大学的系列单晶炉TDR-70，TDR-150（Kg）产品，也实现了全自动控制。（有的单晶炉牌号后面的数字表示单晶棒的直径）光伏学院的单晶炉就是华盛天龙制造的，小型试验炉，装料5kg。第十五页，讲稿共四十一页哦直拉单晶炉的趋势：大直径，大于300mm自动控制：从抽真空到拉单晶结束可靠性和稳定性：自动报警，水温和真空度（炉压），等径自控磁场直拉单晶炉：两个主室的连续加料单晶炉：软轴代替硬轴：降低设备高度

14、关键技术是热场设计和温度控制。关键技术是热场设计和温度控制。第十六页，讲稿共四十一页哦第十七页，讲稿共四十一页哦第十八页，讲稿共四十一页哦第十九页，讲稿共四十一页哦第二十页，讲稿共四十一页哦第二十一页，讲稿共四十一页哦直拉单晶炉的结构炉体：机架，副炉室，主炉室。机架有铸铁底座，下立柱和上立柱组成，是炉子的支撑装置。安装时注意：底座固定，不能振动，防振沟槽，梯架工作台要与机架保持适当距离。主炉室：炉体的心脏，有炉底盘（铜电极和温度传感器石墨电极和石墨坩埚托），下炉筒（设有两个真空抽气口，一般禁锢在炉底盘上），上炉筒（设有两个红外下测温口）和炉盖（翻板隔，主副室隔离，观察窗）组成，不锈钢材料焊接而

15、成的双层水冷结构。副炉室：副炉筒，籽晶旋转机构，软轴提拉室，精密涡轮涡杆减速器和晶升伺服机组等部件，直拉单晶的接纳室，有Ar进气口，放气阀，观察孔，压力表等。籽晶旋转提升机：保证籽晶软轴在中心轴线位置上升降移动。旋转直流无刷电机，磁流体密封座隔离阀：有手动的，自动的，隔离主副室，也是连接主副室的组件。关闭此阀，可以打开副室，装卸籽晶或取出单晶棒。也是双层水冷结构。副炉室开启升降机：主炉室升降机：坩埚驱动装置：坩埚升降机和坩埚旋转机真空系统：充气系统：水冷系统：电器部分：三相交流电，变为低电压大电流的直流电源。控制柜，触摸式屏幕显示器和欧陆表面板（温度控制器，精度0.5），水循环报警器（50）第

16、二十二页，讲稿共四十一页哦石墨热场配置第二十三页，讲稿共四十一页哦石英坩埚石英陶瓷坩埚和石英玻璃坩埚，1420会变软，或破裂（石墨护套保护），（石墨护套保护），带来氧污染和其它杂质。表面处理方法：涂超纯涂超纯SiO2（单晶硅），或Si3N4（铸造多晶硅）（铸造多晶硅）。硅熔体冷却结晶，体积增大，坩埚会破裂。拉制过程中坩埚会拉制过程中坩埚会变软或破裂，造成漏料或事故变软或破裂，造成漏料或事故坩埚是易耗品，坩埚的表面处理工艺研究坩埚是易耗品，坩埚的表面处理工艺研究第二十四页，讲稿共四十一页哦石英坩埚：石英坩埚：石英玻璃坩埚：石英玻璃坩埚：化学石英原料，熔融，模压成型，快速冷却，防止石英析晶，喷涂一

17、层高纯化学石英后，适当回炉热处理，消除热应力，提高石英的强度，使高纯石英层和石英玻璃层结合紧密。可以用于单晶硅拉制的坩埚。石英陶瓷坩埚：石英陶瓷坩埚：自然界石英（石英砂）（经过化学提纯，高温转晶成鳞石英相），不同粒度级配，硅酮胶作粘结剂，搅拌均匀后，压制成型，烘干，烧结（注意烧结温度，一般低于1300，在1260左右烧结，防止石英相变，主晶相为高温鳞石英）（相变一旦发生，体积发生变化，石英坩埚破裂，尤其是大尺寸坩埚）。石英陶瓷坩埚烧制成型后，装料前，喷涂一层氮化硅涂层（水），800-900烘干素烧，使涂层结合紧密，防止和降低氧污染，主要用于多晶硅铸锭坩埚。（易脱（易脱模，易产生晶核，防氧污染）

18、模，易产生晶核，防氧污染）第二十五页，讲稿共四十一页哦原料：原料：CVD还原硅棒，分三部分横梁料和碳头料横梁料和碳头料：只能用于直拉单晶硅料直棒料直棒料：可用于直拉单晶和区熔单晶料，纯度较高。来源不同的高纯硅料来源不同的高纯硅料:（头尾料，锅底料，硅棒切割加工的下脚料,碎片，不合格硅片等）应该按导电类型，电阻率大小分级，千万不能乱，否则单晶硅棒的性能会混乱。只有同一导电类型和电阻率差不多的硅料，才可以混合后用于拉制单晶。原料混合破碎后，清洗（自动硅料清洗机）（自动硅料清洗机）除去粘胶，纸屑，笔记，油污，杂物等，尽可能密实装填与石英坩埚中。同时加入掺杂剂（高纯硼，或三氧化二硼，鳞硅合金，硼硅合金

19、等）控制单晶硅的导电类型和掺杂浓度。注意：注意：回收的一些不合格硅片和硅棒下脚料等，由于经过了扩散，沉积，刻蚀，焊接等工艺过程，表面会含有金属杂质，使用前，应仔细分类，分选，喷砂，清洗，符合太阳能硅片制作的原料要求。（高纯硅原料价格500美金/Kg时代，这些废料也非常珍贵）原料还包括：惨杂料和母合金（含有掺杂剂的硅合金）第二十六页，讲稿共四十一页哦籽晶：籽晶：单晶硅111，或100，偶尔用110晶向的籽晶111:三条晶棱，互为120度夹角100:四条晶棱，互为90度的夹角尺寸规格：8mm*8mm*100mm,或10mm*10mm*120mm(装料多少而定），也可以适当延长长度籽晶切割后，还需清

20、洗，重新定向，晶向偏离程度一般要小于0.5度。在夹头方向标识型号和方向比如N型100】，P型100，N型111,P型111,一般用符号表示。钼丝钼丝（熔点2600）：用于捆绑籽晶和捆绑石墨毡保温套，0.3-0.5mm直径。使用前一般用NaOH 清洗。钼棒（籽晶夹头）和钼片（热屏，保温材料）也要在使用前清洗干净。氩气：氩气：保护气体，带走挥发份，带走潜热，利于单晶生长，高纯氩气。一般超过5N第二十七页，讲稿共四十一页哦单晶硅温度场的控制(目标：籽晶或单晶硅晶面上形成二维晶核，其它目标：籽晶或单晶硅晶面上形成二维晶核，其它地方不能形成晶核，否则就会形成多晶硅棒）地方不能形成晶核，否则就会形成多晶硅

21、棒）晶体的晶体的(dT/dy)S0；熔体的熔体的dT/dy)L0 比较大，保证熔体的结晶动力，又不产生新核；比较大，保证熔体的结晶动力，又不产生新核；固液界面处的固液界面处的(dT/dy)S-L0 适当大，保证晶体结晶和减少缺陷，径向温度梯度（适当大，保证晶体结晶和减少缺陷，径向温度梯度（dT/dr)S-L0,使使结晶界面趋于平坦结晶界面趋于平坦第二十八页，讲稿共四十一页哦籽晶作为非自发晶核插入硅熔体中，要保证界面二维晶核的形成，必须有一定的过冷度，同时还不允许其它地方产生晶核。液固界面处的热场的温度梯度必须合理。亚稳态：新相很难产生，新相粒度小，溶解度很大 籽晶的作用：提供单一晶种；控制单晶

22、的结晶方向，过冷熔体非自发结晶。温度场的控制如下：温度场的控制如下：晶体纵向温度梯度（dT/dy)S足够大，但不能过大，熔体纵向温度梯度（dT/dr)L足够大，保证接触区域足够的过冷度，周围温度要高，不产生新的晶核。结晶界面处的纵向温度梯度dT/dy)S-L适当大，使单晶有足够的生长动力。但不能太大，容易产生结构缺陷。径向温度梯度（dT/dr)S-L尽可能小，即（dT/dr)S-L0,使结晶界面趋于平坦。第二十九页，讲稿共四十一页哦直拉单晶硅工艺流程第三十页，讲稿共四十一页哦 准备工作：工作服，工作帽，口罩，无尘布，除尘吸头，无尘手套，查看炉内真空度，同时了解上炉设备运转情况。拆炉及装料：取出

23、晶体，清扫炉膛及各组件上的附着物，石英颗粒，石墨颗粒，石墨毡尘等杂物。如果长期没用，还要关炉，充空气检漏。清扫后，装回各组件。装炉：组装完毕检查无误后，装入石英坩埚，装掺杂剂（严格按量，一颗都不能少，掺杂剂轻细，容易散落），装入硅料。在副室装籽晶。检查无误后，合炉，整理清扫装料现场。抽空和熔料：先扫气1-2次，抽真空（5Pa)，充Ar（50-100L/min)，炉内压力适当超过1atm，流动气氛，同时开冷却水系统（0.2-0.4MPa)。加热前，检漏。正常。45-60V，1500-2500A加热熔料。并不断观察过程。第三十一页，讲稿共四十一页哦引晶：将籽晶下降到主室，预热3-5分钟，慢慢接近硅

24、熔体界面。熔体液面要平静，不能有水波纹熔体液面要平静，不能有水波纹。如果有可能是震动造成的，排除振动源；也可能是温度过高，形成大量的SiO挥发物，冷却后又滴回坩埚内；正常后，控制好温度，下降籽晶，和熔体液面接触。第三十二页，讲稿共四十一页哦(a)温度过高，界面出现的光圈很亮，很宽，带有尖角，光圈发生抖动，甚至熔断，无法提高拉速缩颈(b)温度过低，界面不出现光圈，籽晶未熔接，反而出现结晶向外长大的假象。(c)温度合适：界面慢慢出现光圈，无尖角，光圈柔和圆润，此时缩颈，晶体既不长大，也不因缩小而熔断。熔接后，稍降温，开始缩颈（为了消除位错，获得无位错晶核）第三十三页，讲稿共四十一页哦放肩：拉速：0

25、.5mm/min 放肩角:140-160适当降低温度。如果引晶时，拉速快，不容易缩颈，说明熔体温度低，可以少降一点温度，反之，如果引晶速度快且容易缩细，则熔体温度高，可以适当多降点温度。第三十四页，讲稿共四十一页哦放肩时,速度较快,监视直径变化,接近目标直径时,提高拉速至3-4mm/min,进入转肩。转肩时，原来位于肩部后方的光圈，会很快的向前方包围，最后闭合。为了转肩事直径不缩小，预先适当降低点温度。转肩时，晶体还在长大，但速度越来越慢了，最后不再长大，转肩完成。此时降低拉速到设定速度，并按比例跟上锅升，进入自动控径状态，等晶生长。第三十五页，讲稿共四十一页哦收尾及停炉：等径生长到尾部，剩料

26、不多时，开始收尾，将计算机切换至手动控制。停锅升，提高拉速，利用温度控制，自动升温。保持液面不结晶。慢收：容易控制，不易断棱线，时间长快收：易断棱线，时间短，但控制难度大。不管快收，还是慢收，都要收尖，防止位错攀移到等径部位。如果不进行收尾，直接将晶体提高离开液面，由于热应力作用，会产生大量的位错，并沿滑移面攀爬，如果位错进入到等径部位而被切除，损失是不可忽视的，尤其是大直径单晶。所以，必须收尾成尖形，让无位错生长到结束。尖形脱离液面时，产生的位错，其攀爬长度到不了等径部位。收尾完毕，提高晶体，下降坩埚，停止升温，停止晶转，埚转，慢慢降电压至40V，10分钟后降到30V，15分钟后关氩气，继续

27、抽真空至10Pa,关闭真空阀，停机械泵电源，将电器旋钮回零，关闭计算机和电器控制柜电源。循环冷却水4小时后关闭。第三十六页，讲稿共四十一页哦第三十七页，讲稿共四十一页哦9.4 杂质的分凝和氧污染固液平衡时：固液平衡时：分凝系数分凝系数=杂质在杂质在固体固体中的浓度中的浓度/杂质在杂质在液体液体中的浓度。中的浓度。分凝系数分凝系数1的杂质，主要在单晶硅的尾部的杂质，主要在单晶硅的尾部分凝系数分凝系数1的杂质，主要在单晶硅的头部的杂质，主要在单晶硅的头部分凝系数越分凝系数越1，在单晶硅棒中分布相对均匀。，在单晶硅棒中分布相对均匀。硅中的氧硅中的氧:分凝系数分凝系数K=1.25；红外吸收峰；红外吸收

28、峰Si-O-Si在在515cm-1,1105cm-1 和和1720cm-1,主吸收峰为主吸收峰为1105cm-1（半波宽为（半波宽为32cm-1);O=2.451017 amax个个/cm3(室温下室温下双光束红外吸收光谱差别测量，空气作参比）双光束红外吸收光谱差别测量，空气作参比）O=2.451017（amax-0.4)个个/cm3(室温下双光束红外吸收光谱差别测量，空气作参比室温下双光束红外吸收光谱差别测量，空气作参比,扣除硅片晶格扣除硅片晶格的吸收系数）的吸收系数）主要是石英坩埚带入的，在主要是石英坩埚带入的，在1400时，发生反应：时，发生反应：Si+SiO2-SiO SiO，绝大部分

29、挥发，随，绝大部分挥发，随Ar 带出，约带出，约1%进入液体对流和扩散。进入单晶硅棒，中心氧浓度高于周进入液体对流和扩散。进入单晶硅棒，中心氧浓度高于周围（因为中心难于挥发）围（因为中心难于挥发）如何降低硅材料中的氧浓度？如何降低硅材料中的氧浓度？金刚石线锯屑，板锯屑中的硅粉含量都很好，但由于锯屑粒度很细，容易氧化，回收的硅粉如何用于纯金刚石线锯屑，板锯屑中的硅粉含量都很好，但由于锯屑粒度很细，容易氧化，回收的硅粉如何用于纯硅原料，目前还有技术难度。南昌大学课题组研究结果：制备氮化硅粉体；制备氮氧话硅；压块铸锭硅原料，目前还有技术难度。南昌大学课题组研究结果：制备氮化硅粉体；制备氮氧话硅；压块

30、铸锭等试验结果。等试验结果。第三十八页，讲稿共四十一页哦硅中氧的作用：（1）增加硅材料的机械轻度（2）形成热施主杂质 热施主，是双施主（即可以提供电子，也可以捕获电子产生空穴）通过热处理可以改变氧的存在状态。（3）氧沉淀高温热处理硅片（RTP炉），氧发生析出而沉淀（SiO2），没有电学性能。但沉淀时，会影响晶体内发射自间隙硅原子，导致硅原子饱和而发生偏析，产生位错、层错等二次缺陷。由于位错等缺陷，能吸附杂质，尤其是金属杂质，工艺上常通过热处理，生成氧沉底来吸附杂质，是器件制作区域为洁净区，提高器件的成品率和品质。第三十九页，讲稿共四十一页哦直拉硅中的碳 碳的分凝系数碳的分凝系数K=0.07，红

31、外光谱吸收峰为，红外光谱吸收峰为(Si-C）：）：607cm-1（最强吸收，半波宽为（最强吸收，半波宽为6cm-1);1217cm-1(弱吸收）弱吸收）C=1.01017 amax个个/cm3(室温下室温下双光束红外吸收光谱双光束红外吸收光谱差别测量，空气作参比，差别测量，空气作参比，调整调整607.2cm-1(强吸收）的半高宽为强吸收）的半高宽为6cm-1）的吸光度）的吸光度amax）来源：多晶硅原料、保护气体、石英和石墨的反应等来源：多晶硅原料、保护气体、石英和石墨的反应等 C+SiO2-SiO+CO CO+Si-SiO+C Si+C-SiC与与SiO相比，相比，CO不易挥发，进入熔体中与

32、不易挥发，进入熔体中与Si反应，反应，SiO挥发，而碳则留在熔体中。挥发，而碳则留在熔体中。碳在硅中，不引入电活性缺陷，不影响载流子浓度，但可与氧作用，与自间隙原子核空位结合，碳在硅中，不引入电活性缺陷，不影响载流子浓度，但可与氧作用，与自间隙原子核空位结合，以条纹形态存在于硅晶体中。以条纹形态存在于硅晶体中。当碳浓度超过其固溶度时，会发生微小的碳沉淀，影响器件的击穿电压和漏电流。当碳浓度超过其固溶度时，会发生微小的碳沉淀，影响器件的击穿电压和漏电流。如果碳浓度过饱和，会形成如果碳浓度过饱和，会形成SiC沉淀，导致硅多晶形成。沉淀，导致硅多晶形成。碳能促进氧的沉淀，红外光谱分析发现碳能促进氧的沉淀，红外光谱分析发现C-O键键第四十页，讲稿共四十一页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十一页，讲稿共四十一页哦